Forschungen an neuer Generation von Biomaterialien
Orthopädische und Zahnimplantate wachsen oft schlecht in das umgebende Gewebe ein und führen damit zu Komplikationen wie Entzündungen, Infektionen und Implantatversagen. In den letzten Jahren betrieb man intensiv Forschungen an neuen Biomaterialien, auf denen nun aufgebaut werden soll, um Lösungen zu finden. Die Biofunktionalisierung von Oberflächen mit geeigneten Liganden bietet einen neuen Ansatz, um die Palette herkömmlicher Biomaterialien zu erweitern. Das EU-finanzierte Projekt BIOMAT4BIOMED (Development of new biofunctionalized materials for application in regenerative medicine) sollte neue metallische Biomaterialien entwickeln, die mit Zelladhäsiva und antibakteriellen Biomolekülen funktionalisiert sind. Ziel dessen war es, Zelladhäsion und Biointegration zu verbessern und das bakterielle Infektionsrisiko zu reduzieren. Erzeugt wurden Biomaterialien aus Titan, die mit linearen und cyclischen Peptiden, Peptidomimetika und polymeren Nanokapseln beschichtet wurden. Mit physikochemischen und biologischen Methoden wurden die neuen Biomaterialien dann auf ihre Molekülbindungs- und Zelladhäsionseigenschaften getestet. So gelang es, nicht nur eine bessere Adhäsion und Proliferation von Osteoblasten zu erreichen, sondern auch die osteogene Differenzierung mesenchymaler Stammzellen in vitro und damit die Knochenbildung in vivo zu verbessern. Die osteoinduktiven Eigenschaften der Beschichtungsmoleküle verstärkten das Einwachsen des Implantatmaterials in den Knochen. Zudem zeichnen sich die Beschichtungen der Materialien durch bessere Zellspezifität und -stabilität, biomechanische Verträglichkeit sowie hervorragende antibakterielle Eigenschaften aus und können so das hohe Infektionsrisiko beim Einsatz medizinischer Implantate verringern. Die neuen Materialien eignen sich damit als orthopädische und Zahnimplantate für die regenerative Medizin.
Schlüsselbegriffe
Biomaterial, Knochenregeneration, Orthopädie, Zahnimplantate, Titan, Tantal, Peptid, mesenchymale Stammzellen
